An Approach to numerical simulation of three-dimensional flow with spray combustion
Üç boyutlu püskürtülü yanmalı akımın sayısal çözümüne yaklaşım
- Tez No: 56555
- Danışmanlar: PROF.DR. YALÇIN GÖĞÜŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Astronomi ve Uzay Bilimleri, Astronomy and Space Sciences
- Anahtar Kelimeler: Yanma Odalarının Sayısal Benzetişimi, Euler Akım, ince Tabaka Navier-Stokes Denklemleri, Püskürtülü Yanma, Damlacık Buharlaşması. vi, Numerical Simulation of Combustors, Euler Flow, Thin layer Navier- Stokes Equations, Spray Combustion, Droplet Vaporization. IV
- Yıl: 1996
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 174
Özet
ÖZ ÜÇ BOYUTLU PÜSKÜRTÜLÜ YANMALI AKIMIN SAYISAL ÇÖZÜMÜNE BİR YAKLAŞIM Tarhan, Erhan Yüksek Lisans, Havacılık Mühendisliği Bölümü Tez Yönticisi: Prof. Dr. Yalçın Göğüs Ortak Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Mehmet Ş. Kavsaoğlu Haziran 1996, 174 sayfa Bu tezde, üç boyutta damlacıklı yanmanın sayısal benzetişimi konusunda yapılan bir çalışma sunulmuştur. Püskürtülü yanma ile ilgili hazırlanan alt programlar, sabit özgül ısılı ideal gazlar için yazılmış ve Euler ve İnce Tabaka Navier-Stokes Çözücü Programı LANS3D'ye ilave edilmiştir. Ayrıca LANS3D içinde toplam enerji terimi de geliştirilerek, oluşum entalpilerini içeren denklemler verilmiştir. Geliştirilen yeni programa TKGCOMB adı verilmiş olup, bu program, sıcaklığa ve bileşime bağlı olarak değişen özgül ısı değerlerini kullanabilmektedir. Bundan önce, değişmez doğrultulu akımda sıkıştırılamaz püskürtülü yanma problemini çözen başka bir program daha hazırlanmış ve buna da TKGDROP denilmiştir. Buprogramın asıl hazırlanış amacı, püskürtülü yanma olayı ile ilgili geliştirilen alt programlarla daha basit bir yanma problemi çözebilmektir. Tezde kullanılan püskürtülü yanma modelinde, damlacıklı yanmanın tek basamaklı ve sonsuz hızda gerçekleştiği ve damlacıkların yerel akış hızı ile hareket ettiği varsayılmıştır. Sıvı yakıtın damlacık yüzeyinden difüzyon ile buharlaşmasının yanma hızını belirlediği varsayılmıştır. Çözüm için yazılan dört denklem, tane yoğunluğu denklemi, yakıt, oksijen ve nitrojen için bileşenlerin süreklilik denklemleridir. Bunlar önce genelleştirilmiş koordinat sistemlerinde yazılmış ve sonra birinci dereceden sonlu farklar yöntemi olan ileri-zaman geri- yer ( forward time backward space veya upwind ) ve Değişken Doğrultum Kapalı ( Alternating Direction Implicit veya A.D.I. ) adı verilen ayırma yöntemi ile kapalı olarak ayrıklaştırılmıştır. Bu son yöntem sayesinde, geniş katsayı matrisleri üçlü köşegen matrislere dönüştürülebilmektedir. TKGCOMB programının denenmesi için, iki boyutlu hipersonik lüle akımı problemi çözülmüştür. Problemin geometrisinde 15 derecelik duvar dönüş açısı ve ilk akış hızı 5 Mach olarak verilmiştir. Çözüme reaksiyon dahil edilmemiştir. Sayısal sonuçlar, LANS3D ve analitik sonuçlarla karşılaştırılmış ve uyum sağlandığı görülmüştür. Sonuç olarak, TKGCOMB yüksek ısı derecelerinde, değişken özgül ısı ve değişken gama kullanarak akışı çözebilecek durumdadır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT AN APPROACH TO NUMERICAL SIMULATION OF THREE-DIMENSIONAL FLOW WITH SPRAY COMBUSTION Tarhan, Erhan M.S., Department of Aeronautical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Yalçın Göğüs Co-supervisor: Assoc. Prof. Dr. Mehmet Ş. Kavsaoğlu June 1996, 174 pages In this work, some progress has been presented towards modeling and numerical simulation of three-dimensional flow with spray combustion. The subroutines related to the spray combustion have been developed and added to the code LANS3D, which is an Euler and Thin Layer Navier-Stokes solver for calorically perfect gases. Total energy term of LANS3D has been modified to include the enthalpy of formation of the reacting species. The modified version of LANS3D, called as TKGCOMB, is able to use variable specific heat as a function of temperature and composition. Before TKGCOMB, another code has been IIIdeveloped and named as TKGDROP, which solves the incompressible spray combustion in a uniform flow. According to the spray combustion model which was applied in this thesis, it is a single step chemical reaction at infinite rate and droplets move with the local fluid velocity. The rate of the process is determined by the vaporization and diffusion of the fuel from droplet surface. The four partial differential equations, namely the number density of the fuel droplets equation, species continuity equations for fuel, oxygen and nitrogen are solved. These equations are transformed from the Cartesian coordinates to the generalized curvilinear coordinates. They are discretized by the upwind scheme and a splitting technique known as Alternating Direction Implicit ( A.D.I. ) which is for reducing the larger coefficient matrix systems to tridiagonal system. As for the test case, a two-dimensional hypersonic nozzle flow is solved with 15° wall turning angle and initial freestream Mach number 5, without chemical reaction. The numerical results of LANS3D and TKGCOMB are compared with the analytical results and agreed. As a conclusion TKGCOMB can solve higher temperature flows by using the variable specific heat and variable gamma.
Benzer Tezler
- Benzin motorlarında indirgenmiş kinetik model uygulaması
Reduced chemical kinetic model application to spark ignition engines
CÜNEYT UYKUR
- A parallel monolithic approach for the numerical simulation of fluid-structure interaction problems
Akışkan-yapı etkileşimi problemlerinin sayısal simülasyonu için paralel monolitik bir yöntem
ALİ EKEN
Doktora
İngilizce
2016
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAYRİ ACAR
DOÇ. DR. MEHMET ŞAHİN
- Sayısal yöntemler kullanarak sualtı araçlarının hidro ve vibroakustiğinin çözümü ve dijital sonar tasarımı
Hydro and vibroacoustical solution of underwater vehicles using numerical methods and digital sonar design
EMRE GÜNGÖR
Doktora
Türkçe
2018
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLYAS BEDİİ ÖZDEMİR
- Hipersonik akışta şok-şok ve şok-sınır tabaka etkileşim mekanizmalarının incelenmesi ve ortaya çıkan yüzey isı transferi açısından değerlendirilmesi
Numerical investigation of shock-shock and shock-boundary layer interaction mechanisms and in terms of surface heat transfer at hypersonic flow
AHMET SELİM DURNA
Doktora
Türkçe
2018
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAYRAM ÇELİK